JP2644682B2 - Correlation processing circuit - Google Patents

Correlation processing circuit

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JP2644682B2
JP2644682B2 JP23450694A JP23450694A JP2644682B2 JP 2644682 B2 JP2644682 B2 JP 2644682B2 JP 23450694 A JP23450694 A JP 23450694A JP 23450694 A JP23450694 A JP 23450694A JP 2644682 B2 JP2644682 B2 JP 2644682B2
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信之 大島
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BOEICHO GIJUTSU KENKYU HONBUCHO
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Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、デジタル回路での相関
処理を行う場合に使用可能な相関処理回路に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a correlation processing circuit that can be used when performing correlation processing in a digital circuit.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来、相関処理回路として、複数のアナ
ログ信号をA/Dコンバータでそれぞれデジタル信号に
変換した後、デジタル信号同士の相関処理演算を行うよ
うにする構成がある。
2. Description of the Related Art Conventionally, as a correlation processing circuit, there is a configuration in which a plurality of analog signals are respectively converted into digital signals by an A / D converter, and then a correlation processing operation between the digital signals is performed.

【0003】[0003]

【発明が解決しようとする課題】ところで、入力信号で
あるアナログ信号をA/Dコンバータでデジタル信号に
変換して相関処理を行う場合は、A/Dコンバータのサ
ンプリングクロックの周波数によって制限される周波数
の信号しか処理できなかった。すなわち、回路のデジタ
ル化における欠点として、A/Dコンバータのサンプリ
ングクロックの周波数により上限周波数が制限され、一
般にサンプリングクロック周波数の1/2がこの上限周
波数となる。
When an analog signal, which is an input signal, is converted into a digital signal by an A / D converter to perform a correlation process, the frequency is limited by the frequency of the sampling clock of the A / D converter. Could only be processed. That is, as a drawback in circuit digitization, the upper limit frequency is limited by the frequency of the sampling clock of the A / D converter, and generally, 1/2 of the sampling clock frequency is the upper limit frequency.

【0004】本発明者は、A/Dコンバータの前段にサ
ンプルホールドアンプを設けた場合に、入力信号である
各アナログ信号をサンプルホールドするタイミングに着
目し、サンプルホールドのタイミングを同期させること
によってA/Dコンバータのサンプリングクロックによ
る上限周波数の制限を受けずに相関処理演算を行い得る
ことを見いだした。
The inventor of the present invention pays attention to the timing of sampling and holding each analog signal as an input signal when a sample / hold amplifier is provided in a stage preceding the A / D converter, and synchronizes the timing of the sample / hold with the A / D converter. It has been found that the correlation processing operation can be performed without being limited by the upper limit frequency by the sampling clock of the / D converter.

【0005】そこで、本発明は、A/Dコンバータのサ
ンプリングクロックによる上限周波数の制限を受けずに
相関処理演算を実行可能で、広い周波数領域で使用でき
る相関処理回路を提供することを目的とする。
Accordingly, an object of the present invention is to provide a correlation processing circuit which can execute a correlation processing operation without being limited by an upper limit frequency by a sampling clock of an A / D converter and can be used in a wide frequency range. .

【0006】[0006]

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明の相関処理回路は、それぞれアナログ信号を
受ける複数のサンプルホールド部を有していて各サンプ
ルホールド部のサンプルホールドのタイミングが同期し
たサンプルホールドアンプと、該サンプルホールドアン
プの各サンプルホールド部の出力をデジタル信号に変換
するA/Dコンバータと、各A/Dコンバータの出力の
相関処理演算を行う相関処理演算器とを備え、各A/D
コンバータのサンプリングクロックによる上限周波数の
制限を受けずに前記相関処理演算を行う構成としてい
る。
In order to achieve the above object, a correlation processing circuit according to the present invention has a plurality of sample and hold sections each receiving an analog signal, and the sample and hold timing of each sample and hold section is adjusted. A synchronized sample-and-hold amplifier, an A / D converter that converts the output of each sample-and-hold unit of the sample-and-hold amplifier into a digital signal, and a correlation processing calculator that performs a correlation calculation of the output of each A / D converter , Each A / D
The correlation processing operation is performed without being limited by the upper limit frequency by the sampling clock of the converter.

【0007】[0007]

【作用】本発明の相関処理回路においては、それぞれア
ナログ信号を受ける複数のサンプルホールド部のサンプ
ルホールドのタイミングを同期させているので、A/D
コンバータのサンプリングクロックの周波数の2倍以上
の周波数の信号の相関処理も行うことができる。
In the correlation processing circuit according to the present invention, since the sample and hold timings of a plurality of sample and hold sections each receiving an analog signal are synchronized, A / D conversion is performed.
Correlation processing of a signal having a frequency of twice or more the frequency of the sampling clock of the converter can also be performed.

【0008】[0008]

【実施例】以下、本発明に係る相関処理回路の実施例を
図面に従って説明する。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS An embodiment of a correlation processing circuit according to the present invention will be described below with reference to the drawings.

【0009】図1は相関処理回路の実施例を示す構成図
である。この図において、1はサンプルホールドアン
プ、2,3はそれぞれA/Dコンバータ、4は相関処理
演算器である。サンプルホールドアンプ1は、図2のよ
うに、第1の入力信号であるアナログ信号X1(t)が入力
されるサンプルホールド部1aと、第2の入力信号であ
るアナログ信号X2(t)が入力されるサンプルホールド部
1bと、各サンプルホールド部1a,1bに同じタイミ
ングで共通のホールド命令を一定周期で出力するホール
ドコマンド部1cとで構成されている。相関処理演算器
4は、図3のように、アナログ信号X1(t)及びアナログ
信号X2(t)をそれぞれデジタル信号に変換するA/Dコ
ンバータ2,3の出力信号が入力される乗算器4aと、
該乗算器4aの出力を積分する積分器4bとで構成され
ている。
FIG. 1 is a block diagram showing an embodiment of a correlation processing circuit. In this figure, 1 is a sample and hold amplifier, 2 and 3 are A / D converters, respectively, and 4 is a correlation processing calculator. As shown in FIG. 2, the sample and hold amplifier 1 includes a sample and hold section 1a to which an analog signal X 1 (t) as a first input signal is input, and an analog signal X 2 (t) as a second input signal. And a hold command unit 1c that outputs a common hold command to the sample hold units 1a and 1b at the same timing at a constant period. As shown in FIG. 3, the correlation processor 4 multiplies the output signals of the A / D converters 2 and 3 for converting the analog signal X 1 (t) and the analog signal X 2 (t) into digital signals, respectively. Vessel 4a,
And an integrator 4b for integrating the output of the multiplier 4a.

【0010】上記実施例の構成において、入力される複
数のアナログ信号X1(t),X2(t)をデジタル信号に変換
する際、サンプルホールドアンプ1によってアナログ信
号X1(t)とアナログ信号X2(t)の信号レベルを周期的に
固定する。このとき、アナログ信号X1(t)とアナログ信
号X2(t)のサンプルホールドのタイミングをサンプルホ
ールドアンプ1内で同期させるようにする。すなわち、
各サンプルホールド部1a,1bに同じタイミングで共
通のホールド命令を一定周期で出力する。その後、A/
Dコンバータ2,3によってサンプルホールド部1a,
1bの出力をデジタル信号に変換し、相関処理演算器4
により相関処理演算を行う。すなわち、乗算器4aでA
/Dコンバータ2,3の出力同士を乗算した後、積分器
4bで積分して出力信号を出す。
In the configuration of the above embodiment, when a plurality of input analog signals X 1 (t) and X 2 (t) are converted into digital signals, the analog signals X 1 (t) are The signal level of the signal X 2 (t) is fixed periodically. At this time, the sample and hold timing of the analog signal X 1 (t) and the analog signal X 2 (t) is synchronized in the sample and hold amplifier 1. That is,
A common hold command is output to each of the sample and hold units 1a and 1b at the same timing at a constant period. Then, A /
The sample and hold units 1a,
1b is converted to a digital signal, and the correlation processing
To perform a correlation processing operation. That is, A
After the outputs of the / D converters 2 and 3 are multiplied by each other, they are integrated by the integrator 4b to output an output signal.

【0011】このような相関処理演算は、乗算した値の
平均値を求めることになるので、相関処理演算の上限周
波数を制限するのは、A/Dコンバータ2,3のサンプ
リングクロックの速度(周波数)ではなく、複数のサン
プルホールド部1a,1bのサンプルホールドのタイミ
ングの差であると考えられる。
In such a correlation processing operation, an average value of the multiplied values is obtained. Therefore, the upper limit frequency of the correlation processing operation is limited by the speed (frequency of the sampling clock of the A / D converters 2 and 3). ) Is considered to be a difference between the sample and hold timings of the plurality of sample and hold units 1a and 1b.

【0012】図4及び図5を用いて以下に考察手順を示
す。
The procedure of consideration will be described below with reference to FIGS.

【0013】図4はサンプルホールドアンプ1のタイミ
ングを示すものであり、サンプルホールド部1a,1b
に同じタイミングでホールド命令が出されると、実際に
は時間遅延(アパーチャ)が生じた後、入力信号である
各アナログ信号X1(t),X2(t)が固定(ホールド)され
る。このように、複数のサンプルホールド部を並列に使
う場合、時間遅延の不規則な変動(アパーチャジッタ
等)によりホールドのタイミングに差Δt(但し、Δt
=|t1−t2|)が生じるが、これが量子化誤差より小
さい場合のみ回路は正常に作動し、この場合の上限周波
数は量子化ビット数とサンプルホールド部1a,1b間
のタイミング差Δtによって決定されると考えられる。
FIG. 4 shows the timing of the sample and hold amplifier 1, and the sample and hold sections 1a and 1b
When a hold command is issued at the same timing, the analog signals X 1 (t) and X 2 (t), which are input signals, are fixed (held) after a time delay (aperture) actually occurs. As described above, when a plurality of sample-and-hold units are used in parallel, irregularities in the time delay (such as aperture jitter) cause a difference Δt (where Δt
= | T 1 −t 2 |), but the circuit operates normally only when this is smaller than the quantization error. In this case, the upper limit frequency is the number of quantization bits and the timing difference Δt between the sample and hold units 1a and 1b. It is considered to be determined by

【0014】図5は、サンプルホールド部1a,1b間
のタイミング差Δtによるサンプル値の誤差を示してい
る。これをもとに上限周波数を考えてみる。
FIG. 5 shows an error of a sample value due to a timing difference Δt between the sample hold units 1a and 1b. Consider the upper limit frequency based on this.

【0015】この場合、 タイミング差によるサンプル値の誤差=|Δtdy/d
t| である。
In this case, the error of the sample value due to the timing difference = | Δtdy / d
t |.

【0016】 y = Asinωt (A:振幅、ω:角周波数) とすると、 |dy/dt|=|Aωcosωt| となり、最大値は、 |Aωcosωt|max = Aω = 2πfA (f:周波数) である。従って、 |Δtdy/dt|max = 2πfΔtA …(1) 次に量子化誤差を (ymax−ymin)/2b (b:量子化ビット数) とすると、ymax=A,ymin=−A であるので、 (ymax−ymin)/2b=2A/2b …(2) となる。従って、(1),(2)よりタイミング差によ
るサンプル値の誤差が量子化誤差以下であるためには、 2πfΔtA≦2A/2b すなわち、 f≦1/(2bπΔt) となる最大周波数が上限周波数となる。タイミング差Δ
tを充分小さくすることで、上限周波数をA/Dコンバ
ータ2,3のサンプリングクロックの周波数よりも高く
することができる。
If y = Asinωt (A: amplitude, ω: angular frequency), then | dy / dt | = | Aωcosωt |, and the maximum value is | Aωcosωt | max = Aω = 2πfA (f: frequency). Therefore, | Δtdy / dt | max = 2πfΔtA ... (1) then the quantization error (y max -y min) / 2 b: When (b number of quantization bits), y max = A, y min = - Since A, (y max −y min ) / 2 b = 2A / 2 b (2) Thus, (1), for the error of the sample value of the timing difference from (2) is equal to or less than the quantization error, 2πfΔtA ≦ 2A / 2 b That is, the maximum frequency at which f ≦ 1 / (2 b πΔt ) It becomes the upper limit frequency. Timing difference Δ
By making t sufficiently small, the upper limit frequency can be made higher than the frequency of the sampling clock of the A / D converters 2 and 3.

【0017】本発明者は、上記実施例について、A/D
コンバータ2,3のサンプリングクロック周波数を10
MHzから5MHzに変更して計測を行った結果、サン
プリングクロック周波数が5MHzであっても10MH
zのときとほぼ同一の特性を示すことを確認した。
The inventor of the present invention has made A / D
Set the sampling clock frequency of converters 2 and 3 to 10
As a result of changing from 5 MHz to 5 MHz, even if the sampling clock frequency is 5 MHz, 10 MHz
It was confirmed that almost the same characteristics as in the case of z were exhibited.

【0018】以上本発明の実施例について説明してきた
が、本発明はこれに限定されることなく請求項の記載の
範囲内において各種の変形、変更が可能なことは当業者
には自明であろう。
Although the embodiment of the present invention has been described above, it is obvious to those skilled in the art that the present invention is not limited to this and various modifications and changes can be made within the scope of the claims. Would.

【0019】[0019]

【発明の効果】以上説明したように、本発明の相関処理
回路によれば、デジタル回路で複数の信号の相関処理を
行う場合、各入力信号のサンプルホールドのタイミング
を同期させることによってA/Dコンバータのサンプリ
ングクロックの周波数に無関係に相関処理演算を行うこ
とが可能となる。
As described above, according to the correlation processing circuit of the present invention, when performing the correlation processing of a plurality of signals by the digital circuit, the A / D is synchronized by synchronizing the sample and hold timing of each input signal. Correlation processing can be performed regardless of the frequency of the sampling clock of the converter.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明に係る相関処理回路の実施例を示すブロ
ック図である。
FIG. 1 is a block diagram showing an embodiment of a correlation processing circuit according to the present invention.

【図2】実施例におけるサンプルホールドアンプの構成
を示すブロック図である。
FIG. 2 is a block diagram illustrating a configuration of a sample hold amplifier according to the embodiment.

【図3】実施例における相関処理演算器の構成を示すブ
ロック図である。
FIG. 3 is a block diagram illustrating a configuration of a correlation processing calculator according to the embodiment.

【図4】サンプルホールドアンプの動作説明図である。FIG. 4 is a diagram illustrating the operation of a sample-hold amplifier.

【図5】サンプルホールドアンプのタイミング差による
サンプル値の誤差を示す説明図である。
FIG. 5 is an explanatory diagram showing an error of a sample value due to a timing difference of a sample hold amplifier.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 サンプルホールドアンプ 1a,1b サンプルホールド部 1c ホールドコマンド部 2,3 A/Dコンバータ 4 相関処理演算器 4a 乗算器 4b 積分器 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Sample hold amplifier 1a, 1b Sample hold part 1c Hold command part 2, 3 A / D converter 4 Correlation processing arithmetic unit 4a Multiplier 4b Integrator

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 それぞれアナログ信号を受ける複数のサ
ンプルホールド部を有していて各サンプルホールド部の
サンプルホールドのタイミングが同期したサンプルホー
ルドアンプと、該サンプルホールドアンプの各サンプル
ホールド部の出力をデジタル信号に変換するA/Dコン
バータと、各A/Dコンバータの出力の相関処理演算を
行う相関処理演算器とを備え、各A/Dコンバータのサ
ンプリングクロックによる上限周波数の制限を受けずに
前記相関処理演算を行うことを特徴とする相関処理回
路。
1. A sample-and-hold amplifier having a plurality of sample-and-hold units for receiving analog signals and synchronizing the sample-and-hold timing of each of the sample-and-hold units, and a digital output of each of the sample-and-hold units of the sample-and-hold amplifier. An A / D converter for converting the signal into a signal; and a correlation processing unit for performing a correlation processing operation on the output of each A / D converter, wherein the correlation is performed without being limited by an upper limit frequency by a sampling clock of each A / D converter. A correlation processing circuit for performing a processing operation.
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